Кварцевый генератор Советский патент 1993 года по МПК H03B5/36 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в электронных часах.

Цель изобретения - повышение стабильности амплитуды выходных колебаний.

На чертеже приведена структурная электрическая схема кварцевого генератора.

Кварцевый генератор содержит первый, второй и третий n-канальные МОП-транзисторы 1, 2, 3, первый, второй, третий и чет- вертый.р-канальные МОП-транзисторы 4,5, 6,7, четырехполюсник 8 обратной связи о кварцевым резонатором 9, конденсатор 10, резистор 11, пятый р-канальный МОП-транзистор 12, источник 13 смещения.

Кварцевый генератор работает следующим образом.

Выбором геометрии n-канального МОП-транзистора 3, р-канальных МОП-транзисторов 6. 12 на затворах р-канальных МОП-транзисторов 4, 5, 6. 7. 12 создается напряжение Un/2. При этом р-канэльные МОП-транзисторы 4, 5 открываются. Соответственно открываются n-канальные МОП- транзисторы 1,2. Это обеспечивает надежный запуск кварцевого генератора. .

Условия запуска обеспечиваются при напряжении питания, превышающем наибольшее из пороговых напряжений транзисторов, существенно ниже суммы пороговых напряжений транзисторов. Четвертый

р-клнальный МОП-грашисюр 7 открывается лишь при дос гижчнии раяногли напряжений на эягворе истоке второго р-канального МОП-транзистора ii зняченич nopoiоного напряженир четвертого р-канального МОП- транзисторз 7 За счет это/о обеспечивается быстрый запуск, определяемый лишь крутизной пероого n-канапьного МОП-тран- зисгоров и первою р канального МОП- трамзистора 4 и параметрами элементов четырехполюсника 8 с кварцевым резонатором 9. При достижении разности напряжений из затворе и стоке второго р-канзльного МОП-транэисгора 5 значения порогового напряжения четвертого р-канального МОП- транзистора 7 последний открывается. Второй р-канальный МОП-транзистор 5 в этот момент также открыт, следовательно, каналы р-канальных ГуЮП-транзисторов 7 и Б шунтируют третий р-канальный МОП-транзистор б, в результате чего напряжение на затворах первого, второго, третьего и пятого р-капапьных МОП-транзисторов 4,5, б, 12 возрастает, а потенциал нижней обкладки конденсатора 10 уменьшается. Шунтирование канала третьего р-канального МОП- транзистора 6 увеличивается с ростом амплитуды колебаний, в результате чего напряжения на затворах р-канальных МОП- транзисторов 4, 5, С, 12 уменьшаются, постепенно приближаясь к их пороговым напряжениям. Первый и третий п-кана/ ь ные МОП-транзис горы 1, 3 совместно с первым и пятым р-канзльнымп МОП-транзисторами 4, 12 образуют зеркала тока, поэтому при подключении источника пятого р-ка- «альиого МОП-транзистора 12 к шине питания на затворах первого и второго р-канальных МОП-трарзистороз 4, Б устанавливаются пороговые напряжения. Проводимость первого р-канального МОП-транзистора 4 уменьшается, напряжение па сюке пероого n-кэнального МОП-транзистора f уменьшается, стремясь к его пороговому напряжению. Аналогично к пороговому значению стремится и напряжение на затворе второго n-кзнального МОП-транзистора 2, При правильном выборе геомет рии четвертого и пятого р-канальных МОП-транзисторов 7, 12 рабочие точки первого и второго п-каналь- ных МОП-транзисторои 1,2ч первого и второго р-канальных МОП-транзисторов 4, 5 стационарном режиме будут находиться п околопороговых областях вольНамперкых характеристик, обеспс швая высокую экономичность. Использование управления по цепи источника пятого р-канального МОП- транзистора 12 исключает возможность по мещенич рабочих точен в область отсечки, что возможно из-зз пэзбросз пороговых напряжений и удельной Iрутизны. По мере приближение рабочих точек первого и второго р-канальных МОП-транзисторов 4, 5 к пороговым значениям скорость изменения

напряжения смещения уменьшается из-за увеличения сопротивления канала пятого р- канального МОП-транзистора 12. Благодаря этому точка динамического равновесия колебательной системы находится с высокой

точностью и при достаточно мощном четвертом р-канэлыюм МОП-транзисторе 7 не зависит от разброса его параметров. При воздействии дестабилизирующих факторов, например снижении напряжения питания.

динамическое равновесие системы определяется путем заряда-разряда накопительного конденсатора, функции которого выполняет емкость, образованная последовательно соединенными конденсатором 10 и конденсатором четырехполюсника 8. Такое совмещение функций дополнительно позволило уменьшить площадь, занимаемую на кристалле интегральной схемы.

Напряжение на затворе третьего п-каналыюго МОП-транзистора 3 задается или источником 13, или напряжением шины питания.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Кварцевый генератор, содержащий

первый, второй и третий n-канальные МОП- транзис горы, истоки которых подключены к общей шине, первый, второй и третий р-ка- нальные МОП-транзисторы, истоки которых подключены к шине питания, четвертый рканальный транзистор, исток которого подключен к стокам вгорогр п-канального МОП-транзистора и второго р-канальиого МОП-транзистора, четырехполюсник обратной связи, который включен между затвором и стоком первого п-канального МОП- транзистора, резистор, первый вывод которого подключен к стокам первого п-канального МОП-транзистора и первого р-канального МОП-транзистора, а второй вывод которого подключен к затвору пероого п-канального МОП-транзистора, конденсатор, который включен между затворами первого р-канального МОП-транзистора и первого n-канэльного МОП-транзистора, при этом

затвор второго п-канального МОП-транзистора подключен к затвору первого п-ка- нзльного МОП-транзистора, о т л и ч а га- ид и и с я тем, что, с целью повышения стабильности амплитуды выходных колебаний. введен пятый р-канальный МОП-транзистор, затвор которого подключен к- затворам первого, второго, третьего и четвертого р-канальных МОП-транзисторов, исток пятого р-канального МОП-транзистора подключен к стокам третьего и четеертого р-канэльных МОП-транзисторов, а сток пятого р-канапьного МОП-транзистора соединен с его затвором и со стоком третьего п-канэльного транзистора, затвор третьего n-канального МОП-транзистора подключен к шине питания.

2 Генератор по п 1. о т п и ч а ю щ и и с я тем. что затвор третьего п-канэяьмого МОП-транзисторз подключен к шине пита ния через дополнительный источник смещения.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в электронных часах. Цель - повышение стабильности амплитуды выходных колебаний. Кварцевый генератор содержит п-каналь- ные МОП-транзисторы (Т) 1. 2. 3,р-каналь- ные Т 4, 5. 6. 7, 12. четырехполюсник 8 обратной связи с кварцевым резолаторомЭ, конденсатор 10, резистор 11, источник 13 смещения. Выбором геометрии Т б и 12 на затворах Т k, 5,6,7 и 12 создается напряжение U /2. При этом Т k и 5 открываются. соответственно открываются Т 1 и 2, что обеспечивает надежный запуск. По мере приближения рабочих точек Т 4 и 5 к пороговым значениям скорость изменения напряжения смещения уменьшается из-за увеличения сопротивления канала Т 12. За счет этого точка динамического равновесия не зависит от разброса параметров Т. При воздействии дестабилизирующих факторов динамическое равновесие определяется путем заряда-разряда емкости, образованной последовательным соединением конденсатора 10 и конденсатора четырехполюсника В с кварцевым резонатором 9. Такое совмещение функций дополнительно позволяет уменьшить площадь, занимаемую на кристалле интегральной схемы. 1 з.п.ф-лы. 1 ил. сл с

Г

I

L

3L g IL.

8